ZEMAX基于对称楔形干涉腔的高光谱成像方法研究(2)
时间:2018-04-19 21:21 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
1.1 研究背景 1960年具有狭缝的光谱仪诞生，经过一百多年的发展，伴随着各种新元件、新技术的出现，光谱仪的技术指标被不断地提高，性能也得到改善，被广泛的应用在各个科学领域。在课题组基于双光束干涉光谱成像技术方面的研究基础上，本论文开展基于多光束干涉成像光谱技术的研究。 课题组对基于干涉成像技术的高光谱成像仪器及其信息处理技术进行了研究。深入的研究了光谱成像的干涉理论，研制了基于空间外差调制技术和基于像面干涉的高光谱成像仪，进行了近场和外场成像探测实验，获得了高质量的目标光谱图像，为本课题研究工作奠定了良好的基础。 1.2 国内外研究现状 1.3 本论文的主要研究内容 本论文结合像面干涉成像光谱技术展开研究，以研制基于对称楔形干涉腔的的高光谱成像系统原理样机为核心，目的是通过原理样机的研究，验证系统方案和技术方法，具体包括高光谱成像理论分析、系统仿真、复原算法研究和原理样机研制。 本论文主要研究内容具体安排如下： 第二章主要介绍了多光束干涉成像光谱技术的基本原理。研究了多光束干涉的理论，并简述了法布里-珀罗干涉仪的种类及其特点。介绍了F-P干涉成像光谱仪工作原理，分析了其物像传递关系，并从获取干涉信息方面分析了F-P干涉成像光谱仪的不足。 第三章主要研究了基于对称楔形干涉腔的高光谱成像系统的原理。介绍了系统的干涉原理和光路模型。并利用Zemax软件对光路进行了仿真，验证了光路系统的可行性。研究了系统的光谱重构技术，介绍了系统采用内部推扫方式获取干涉数据信息。 第四章对实验光路中的光学元件进行了设计，加工了对称楔形干涉腔系统和C口转接件，并对其进行了精度检测。搭建了实验光路，为验证其光谱成像性能，进行了高光谱成像实验，获得了实验结果，并对其进行了分析。 2 多光束干涉高光谱成像技术的基本理论 高光谱成像技术的出现实现了图像分析和光谱分析的结合，在现有的成像光谱技术中，像面干涉型成像光谱技术的可行性在国际上已被验证，利用干涉图与光谱图之间的对应关系，反演得到光谱图，从而获取光谱信息，是一种应用前景广阔的高光谱成像技术。相比较于以前的成像光谱技术，具有高通量、高分辨率、高性噪比的性能优势，这让人们看到了其应用在信息探测领域的巨大潜力。因此在本章理论环节，首先分析干涉成像光谱技术的基本原理，在此基础上提出基于对称楔形干涉腔的高光谱成像光路模型。在光路模型分析中，对基于对称楔形干涉腔的高光谱成像基本理论作初步的分析，从物象传递关系的角度分析系统成像原理，并详细论述系统参数的推导过程及计算方法，同时研究光谱复原算法。 2.1 多光束干涉技术理论 自然界的大部分物质，在某些特定的波长具有反映其物质物理和结构信息的光谱吸收和反射特性。这些特征的宽度一般比较小，而传统的多光谱扫描技术只是在几个离散的谱段，以不同的谱段宽度来获取图像，这就导致在很大程度上淹没了表面的反射特征。如果能够实现连续窄波段成像，则有可能实现对目标的直接识别。与早期的多光谱扫描技术不同，成像光谱技术能够得到多个谱段的图像，而干涉成像光谱技术在谱段分布上具有明显的优势，其所得到的数据立方体中空间文度的每个像元都可以提取出一条连续的光谱曲线，从而实现光谱空间上的连续测量。不同的干涉成像光谱技术，尽管各自的结构、用途都不尽相同，但都是基于干涉图与光谱图之间存在的傅里叶变换对关系的原理，因此，本节基于以F-P干涉仪为核心的干涉成像光谱仪来简要讨论干涉成像光谱技术的基本原理。 (责任编辑：qin) |